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為什么說晶圓廠擴產是件難事

2021-02-28
來源:半導體行業(yè)觀察
關鍵詞: 晶圓廠 擴產

  為了滿足當前全球芯片短缺期間不斷增長的需求,半導體行業(yè)正在大幅提高其晶圓廠產能利用率,該術語是指在任何給定時間使用的總可用制造能力的百分比。但是,提高半導體容量利用率需要時間。這并不像“翻轉開關”并在一夜之間增加芯片輸出那樣容易。

  當市場需求高漲時,例如像現(xiàn)在這樣的周期性市場回升中,前端半導體制造設施或晶圓廠的產能利用率通常會超過80%,而某些個別晶圓廠的產能利用率可能會高達90-100%。如下表所示,在過去兩年中,該行業(yè)一直在穩(wěn)步提高整體晶圓廠利用率,并估計在2021年的大部分時間里利用率將進一步提高以滿足需求。更高的晶圓廠利用率將增加芯片產量,并使整個行業(yè)完全滿足市場不斷增長的需求。

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  不幸的是,增加半導體產能利用率需要時間,因為半導體的生產極其復雜。制造一塊芯片的過程非常復雜,它需要高度專業(yè)化的投入和設備才能以微型規(guī)模實現(xiàn)所需的精度。僅半導體硅片的整體制造中就可以有多達1,400個處理步驟(取決于處理的復雜程度)。而且每個過程步驟通常都涉及使用各種高度復雜的工具和機器。簡而言之,制造半導體非常困難,因此需要時間。

  那么為客戶制造芯片需要多少時間?調研顯示,晶圓廠為客戶制造成品芯片可能需要長達26周的時間。主要的原因如下:制造完成的半導體晶圓的周期時間平均大約需要12周,而先進工藝則可能需要14-20周。要完善芯片的制造工藝以提高產量和產量需要花費更多的時間-大約24周。

  然后,一旦制造過程完成,硅片上的半導體就需要經過最后一個生產階段,稱為后端組裝,測試和封裝(ATP),然后再將芯片最終制成并準備好交付給制造商。終端客戶。ATP可能需要另外6周才能完成。因此,從客戶下訂單到收到最終產品的交貨時間最多可能需要26周。下表提供了芯片制造過程中所需的一些平均時間。

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  這最終意味著半導體行業(yè)目前正在短期內盡其所能以提高利用率并滿足汽車行業(yè)乃至所有客戶的日益增長的需求。通過強制誰獲得芯片和誰沒有芯片來迫使行業(yè)選擇贏家和輸家不會克服上述制造半導體的時間常數(shù)。

  半導體行業(yè)在復雜的供應鏈中擁有豐富的經驗,可以成功地應對當前需求環(huán)境的挑戰(zhàn)。例如,除了提高利用率,提高產量和產量外,半導體公司還建立了指揮中心,以協(xié)助最緊急的客戶要求,并與客戶緊密合作以確保不加倍訂購。這些策略有助于在這個充滿挑戰(zhàn)的時期向客戶提供最快,最有效的產品交付。

  從長遠來看,全球晶圓廠的總產能最終將需要增加,以滿足僅通過提高利用率仍無法滿足的芯片的長期需求增長。因此,全球半導體行業(yè)正計劃通過在制造和研發(fā)方面的投資達到創(chuàng)紀錄的水平,來滿足未來幾年這一預期的市場增長。

 


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